Hiểu sâu sắc nguyên lý làm việc của nhiệt kế hồng ngoại
Nhiệt kế hồng ngoại bao gồm hệ thống quang học, bộ tách sóng quang, bộ khuếch đại tín hiệu, xử lý tín hiệu, đầu ra màn hình và các thành phần khác. Hệ thống quang học thu thập năng lượng bức xạ hồng ngoại của mục tiêu trong trường nhìn của nó và kích thước của trường nhìn được xác định bởi các thành phần quang học và vị trí của chúng của nhiệt kế. Năng lượng hồng ngoại được tập trung vào bộ tách sóng quang và chuyển đổi thành tín hiệu điện tương ứng. Tín hiệu được chuyển đổi thành giá trị nhiệt độ của mục tiêu được kiểm tra sau khi được khuếch đại và xử lý bởi mạch xử lý tín hiệu và được hiệu chỉnh theo thuật toán xử lý bên trong của thiết bị và độ phát xạ của mục tiêu.
Trong tự nhiên, mọi vật thể có nhiệt độ trên 0 đều liên tục phát ra năng lượng bức xạ hồng ngoại vào không gian xung quanh. Kích thước và sự phân bố bước sóng của năng lượng bức xạ hồng ngoại của vật thể có liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ bề mặt của nó. Do đó, bằng cách đo năng lượng hồng ngoại do chính vật thể phát ra, nhiệt độ bề mặt của nó có thể được đo chính xác, đây là cơ sở khách quan để đo nhiệt độ bức xạ hồng ngoại.
Vật đen là một bộ tản nhiệt lý tưởng có khả năng hấp thụ năng lượng bức xạ ở mọi bước sóng mà không có bất kỳ sự phản xạ hay truyền năng lượng nào. Độ phát xạ bề mặt của nó là 1. Tuy nhiên, hầu hết các vật thể thực tế có trong tự nhiên không phải là vật đen. Để hiểu và rút ra được quy luật phân bố của bức xạ hồng ngoại, cần lựa chọn một mô hình phù hợp trong nghiên cứu lý thuyết, đó là mô hình dao động lượng tử hóa của bức xạ khoang cơ thể do Planck đề xuất. Điều này dẫn đến định luật bức xạ vật đen Planck, đó là độ sáng quang phổ của vật đen biểu thị bằng bước sóng. Đây là điểm khởi đầu của tất cả các lý thuyết về bức xạ hồng ngoại, do đó có định luật bức xạ vật đen. Lượng bức xạ của tất cả các vật thể thực tế không chỉ phụ thuộc vào bước sóng bức xạ và nhiệt độ của vật thể mà còn phụ thuộc vào các yếu tố như loại vật liệu, phương pháp chuẩn bị, quá trình nhiệt, trạng thái bề mặt và các điều kiện môi trường tạo nên vật thể đó. sự vật. Vì vậy, để định luật bức xạ vật đen áp dụng cho mọi vật thể thực tế cần đưa ra một hệ số tỷ lệ liên quan đến tính chất vật liệu và trạng thái bề mặt, cụ thể là độ phát xạ. Hệ số này biểu thị khoảng cách giữa bức xạ nhiệt của vật thể thực tế và bức xạ vật đen, với giá trị từ 0 đến giá trị nhỏ hơn 1. Theo định luật bức xạ, miễn là biết độ phát xạ của vật liệu, thì tia hồng ngoại đặc điểm bức xạ của bất kỳ vật thể nào đều được biết đến. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ phát xạ bao gồm loại vật liệu, độ nhám bề mặt, cấu trúc hóa lý và độ dày vật liệu.
Khi đo nhiệt độ của mục tiêu bằng nhiệt kế bức xạ hồng ngoại, bước đầu tiên là đo bức xạ hồng ngoại của mục tiêu trong phạm vi bước sóng của nó, sau đó nhiệt kế sẽ tính toán nhiệt độ của mục tiêu đo được. Nhiệt kế đơn sắc tỷ lệ thuận với lượng bức xạ trong dải; Nhiệt kế màu kép tỷ lệ thuận với tỷ lệ bức xạ ở cả hai dải.
